石油工程论文

1、中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题目油气的开采与开拓学习中心：辽河油田学习中心年级专业：网络14秋石油工程学生姓名： 刘涛 学 号导教师： 于敏 职称：副教授导师单位：中国石油大学（华东）中国石油大学（华东）远程教育学院论文完成时间： 2016年 些月 20 日中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）任务书发给学员设计（论文）题目： 学生完成设计（论文）期限： 年月日至 年 月日设计（论文）课题要求：实验（上机、调研）部分要求内容:文献查阅要求: 发出日期：年月日 学员完成日期：年月日指导教师签名:学生签名:注：此页由指导教师填写在调研国内外利

2、用水平井开发低渗透油藏的基础上，综合分析了低渗透油藏利用水 平井开发的优越性以及目前水平井井网部署存在的问题，并通过油藏工程方法、数值模 拟手段、经济评价原理，优化设计出一套适合低渗透油藏水平井井网布置的方法，主要 包括直井与水平井联合井网的井网密度优化。对十井网形式及井网参数的优化，设计了不同井网系统参数与储层参数的组合方 案，包括水平井与直井注采井网形式的合理匹配、水平井段方向与裂缝方向的合理匹配、 注采井排距与水平井段长度的合理匹配等，并通过各种组合关系所预测的采油速度、累 积产量、含水、采出程度等开发指标进行衡量，最终获得最佳的注采井网形式、水平井 段方向、水平井段垂向位置、井排距等参

3、数的最优组合方法。关键词:低渗透油藏，水平井，井网密度，井网，裂缝，数值模拟第1章前言1.1研究目的和意义1.2国内外研究现状1.3主要研究内容第2章多井型井网在低渗油藏中的适应性分析2.1低渗透油藏概述2.2低渗透油藏特点与常规中、高渗透油藏相比，低渗透油藏的具有以下特点2.3多井型井网在低渗透油藏中的适应性2.3.1常规直井井网开采不足之处2.3.2水平井井网开采优势2.3.3水平井候选油藏参数分析第3章多井型井网优化设计研究3.1注采井型的优化设计3.1.1注采井型的分类3.2水平段延伸方向的优化设计3.2.1地应力对裂缝的影响3.2.2水平段延伸方向优化设计研究第4章结论参考文献致 谢

4、第1章前言企业管理的根本目的是提高效率、追求效益，通过对不同的部门，不同的人员的组 织协调更好的实现企业的目标。企业管理理论在实践中不断发展，在科学管理理论的指 导下，许多企业走向成功。然而，现实中仍有很多企业遭遇失败。为什么会这样呢？原 因自然很多。可是其中一个较为普遍，较为根本而又常为人们所忽视的一个因素便是对 “人”的忽视。这里讲的对“人”的忽视并非对人视而不见，熟视无睹，而是更深层次 的对“人性”的忽视。而这些“人性”的东西正是决定员工的兴趣、态度、忠诚、积极 性、持续性、创造性、道德、意志、观念与企业命运的“个性品质。1.1研究目的和意义随着经济快速、稳定、健康的发展，国民经济对原油

5、的需求以每年5%6的速度增 长，而我国低渗透油气资源储量是201.7Xl08t，占总资源量的24%。随着油藏开发工 艺技术和油层改造技术的进一步完善与改进，低渗透油气藏发现与投入的比例持续递 增，最初认为无经济价值的低渗透油藏，经过注水开发、储层改造等现代技术措施，获 得了较好的开发效果，大幅度提高了低渗透油藏的产量。可见，在我国石油后备储量紧 张的情况下，怎样才能动用和开发好低渗透油藏储量，对我国石油工业的持续健康发展 起着十分重要的意义。同时近几年来油价不断的升高，也为特低渗透油藏的开发创造了 经济上的可行性。虽然我国低渗油藏有着巨大的资源潜力，但由于其储层物性差，导致 直井与油层的接触面

6、积小，井底附近原油的流动阻力大，压力梯度高，容易导致油层的 过早见水或水淹，降低原油采收率。因而，采取一些有效的新工艺技术，对低渗油藏开 发效果的提高起着十分重要的作用。随着近年来钻井、完井等技术的进步，水平井已经 在世界各产油国的低渗透油藏中得到广泛应用，并显现出极大的优势。国内外的开发实 践得到：对于低渗透、稠油油藏、薄储层以及小储量的边际油气藏等，最佳的开发方式 是水平井开发。水平井的主要优点是：泄油面积大、生产压差小、提液潜力大，可大幅 度增加单井控制储量，减少开发井数，降低开发投资，提高最终采收率和油田开发效果。 结合国内外水平井的生产实践和低渗油藏的特点，水平井技术应用于低渗油藏具

7、有以下 优势：（1）容易建立有效驱动压差；（2）井筒周围压差低；（3）贯穿垂直裂缝的机率高； （4）注入能力高；（5）有利于油层的保护。（6）可增大低渗油藏的采收率；低渗油藏多伴 有天然或人工裂缝发育，对注水井网的部署就非常敏感。网布置不合理，就会使注入水 沿裂缝迅速突进，导致生产井过早见水或水淹，从而降低原油产量和经济效益。所以， 在低渗油藏井网部署前，首先需要弄清楚主应力及天然和压裂裂缝的方向，从而优化设 计水平井段延伸方向；同时分析出水平井直井联合井网的最优注采方式和井网形式，以 充分发挥水平井和直井的优点；并在此基础上，进行井网参数的优化研究，通过产油量、 含水等动态指标的变化，优选出

8、最优水平井垂向位置、最优水平段长度及合理井排比等。 因此，合理的井网部署是水平井开发低渗油藏的重要之处。1.2国内外研究现状(1)低渗油藏井网密度的研究现状油藏工作者长期讨论的一个焦点话题是如何确定经济合理的井网密度，经济合理的 井网密度对中、高渗透油藏来说是一个重大原则性因素，对低渗油藏来说则是一个成败 攸关的关键性因素。主要是因为，低渗油藏开发不仅具有中、高渗油藏所需要的开发技 术外，还具有其自身的特殊性：低渗透油藏常有有天然或人工裂缝发育。因为裂缝的存 在，不管是对于枯竭式开采，还是注水开采，低渗油藏的井网部署就极为敏感，井网密 度对采收率影响的研究总体经历井网密度从大到小、又从小变大的

9、过程，可总结为四个 阶段第一个阶段，20世纪30年代，也就是世界低渗油藏开发的早期，那时普遍认为 “井越多，采油量就越多”，井网密度很大，只有广2公顷的单井控制含油面积；第 二阶段，2世纪4060年代，油田开发中提高油藏采收率和保持地层压力的普方法是注 气或注水，以均质油层为基础的水动力学渗流理论也得到了进一步的发展，导致人们产 生井网密度对采收率影响较小的认识，并提倡稀井高产，井网密度逐渐降低，单井控制 含油面积最大可达100200公顷；第三阶段，20世纪70年代，随着油田生产实践经 验教训的积累、油藏工程研究的进步，人们注意到，因为实际的储层是非均质的，井网 密度就对采收率有很大影响。此时

10、，为了提高油藏采收率，改善开发效果，新油田趋向 应用较大的井网密度布井，老油田也采取了打加密井的措施，单井控制含油面积控制在 820公顷范围内；第四阶段，20世纪80年代以后，美国JPT编辑部在概括油藏权 威专家意见的基础上，得出结论：大的井网密度能够增大油藏采油速度和采收率，改善 油田开发效果。低渗油藏合理井网密度的研究过程中，还有一个矛盾问题长期困扰着人 们，即：由于低渗油藏的开发和地质特点，要获得较好的开发效果，就需要采取较小的 井距，较大的井网密度。但是，由于低渗油藏的单位面积控制储量较小，单井产量低， 加上投资费用的加大，就在很大程度上影响到了油田的经济效益。面对这样的问题，以 往常

11、采取无可奈何的折中方法，既不追求最大的经济效益，也不从油层特点的客观需求 出发，只是人为地选取一个井网密度。所以，现场实际布井时，同一区块上常出现这种 现象：中部地质条件较好的地区，井网密度较大，而边部地质条件较差的区块，井网密 度反而变小。现场实践表明，此办法在油藏经济效益和开发效果上都不是很满意。由于 受原油价格过低等因素的影响，过去我国的矛盾更加突出。我国大多数低渗油藏的井网 密度仍采取与中高渗油藏一样，井距大到400600m，甚至更大。这样的井网密度，不适 合低渗油藏的开发和地质特点，导致很多采油井因为采不出油或不理想而停产，注水井 注不进水而停注，进而导致油田的生产呈现半瘫痪的状况。

12、随着油藏开发经验的积累， 油藏地质和开发研究工作的深入、适应国民经济建设发展的需要和原油价格的逐步调 整，一些油田都以确定合理井网密度为中心，搞好注水和压裂为主要增产措施，对低渗 油藏的开发实施了改善开发效果的综合调整试验，并取得了较理想的开发效果。长期以 来，国内外许多油田研究工作者提出了各种评价低渗透油藏合理井网密度的方法，总结 出了不少经验。徐文斌等人运用谢尔卡乔夫井网密度关系式，回归出了符合江苏小断块 注水开发油田的井网指数与流度的经验关系式，同时结合经济评价，推导了油藏开发初 期井网密度计算公式。并利用图解法确定合理实用的井网密度，为油田开发初期整体井 网部署提供了参考依据。水平井应

13、用的国内外现状1863年阿尔斯山修建铁路隧道时瑞士工程师就提出了水 平井技术，1928年才真正开始应用于油气田的开发中，第一口真正意义上的水平井于 1929年在美国德克萨斯产生，但是该井仅在1000m深处从井筒横向向外延伸了 8m1937 年前苏联钻了一口水平井，50年代共钻43 口分支井和水平井，然而，此阶段对水平井 的研究仅是在钻井工艺方面，采油和油藏工程方面的研究却被忽略了，从而获得水平井 技术上可行而经济上不可行的认识。随着科技的发展和国民经济对能源需求的加大，水 平井技术也有了很大进步，目前水平井已成为老油田挖潜、新油田开发以及提高采收率 的重要技术。80年代之后，已形成了水平井开发

14、油气田的较大的规模，1995-1996年世 界上已钻水平井3000多口，约占当年总钻井数的5%。而到2000年底，全世界已钻24000 口水平井，预计到2010年，全世界的水平井总数将大于60000 口。20世纪50年代，我 国是继美国和前苏联后，世界上第三个进行水平井钻井的国家。1965年1966年，在四 川碳酸盐岩中先后完钻了磨3井和巴24井（采气）两口水平井，但限于当时水平井的技 术，没获得理想的效果。70至80年代，我国发现的油气田多数都属于边缘油区的稠油 油藏和低压、低渗透油藏，常规方法的采已变得不经济，不可行；而东部老油田处于开 发后期水气锥进和含水上升问题严重，而水平井技术可以解

15、决这些问题。“八五”和“九 五”期间，为了在水平井技术方面与国外小差距，海洋石油总公司和原中国石油天然气 总公司分别进行了水平井技术的科学研究，在不同类型的油藏上展开了水平井技术应用 的先导性试验。1965-1998年8月国内共完钻293 口水平井，其中：辽河油田24 口，新 疆油田26 口，塔里木油田37 口，南海东部油田49 口，胜利油田101 口，其它油田56 口，胜利油田草桥地区和塔里木油田塔中地区均获得了明显的经济效益。胜利油田2000 年共钻60多口水平井，大庆油田2006年共钻水平井45 口。近年来，我国水平井在胜 利油田、大庆油田和塔里木油田的广泛应用，促使我国水平井技术得到了

16、快速发展。我 国应用水平井开发的油藏类型主要涵盖：裂缝性油藏、底水油藏、高含水油藏、稠油油 藏、低渗透油藏、复杂断块油藏和生物礁油藏。我国多数的油藏类型都包括在内，并且 大多数都获得了显著的经济效益。（3）水平井井网理论研究的国内外现状20世纪90年 代，程林松和郎兆新在拟三维求解思想的基础上，应用保角变换、叠加原理、镜像理论 和等值渗流阻力法等渗流理论，对直井水平井五点法面积井网的渗流问题进行了理论分 析。分别探讨了四井底、双井底两种井网形式，提出了直井水平井联合井网的渗流力学 求解方法，同时推导出了各井网的产量、流场分布、渗流速度等计算公式，且绘制了沿 水平段井筒的渗流速度分布曲线。另外，

17、程林松等人开发了一个关于水平井的有限元数 模软件，对水平井五点法井网进行了研究，通过数模得到不同井网的开发指标，并与五 点法直井井网进行效果对比，并对水平井开发效果的影响因素进行了探讨，得出结论： 虽然总体上水平井五点法井网比直井井网开发效果有所改善，但采收率增大幅度很小， 水平井不宜用作注水井等。对水平井井网理论的研究，除了正方形井网外，对其它形式 的水平井井网也作了初步研究。比如，运用相同的方法，对水平井七点法面积井网、五 点法矩形井网和三角形井网等进行了分析研究；范子菲等人应用等值渗流阻力法和保角 变换理论推导了封闭边界油藏的三角形井网和气顶底水油藏的四点法井网的水平井产 能公式，并分析

18、井排距、油藏各向异性程度、水平井段方位等因素对产能的影响。葛家 理等人应用复势理论及叠加原理对水平井直井联合井网的五点法和七点法面积井网进 行了进一步研究，主要包括见水时间、波及系数、产量的计算和流函数的推导等，并在 此基础上对两种井网进行了对比分析，认为七点法面积井网具有更好的优势。赵春森等 人利用镜像理论、保角变换和势的叠加原理等渗流理论，对水平井直井联合五点法矩形 井网进行了理论研究，推导了矩形井网下的水平井产能公式，并得到了水平井长度与最 优井网形式的无因次关系。针对低渗透油藏，也有很多相关研究。庞长英等人针对水平 井直井多种组合方式进行了数模研究，表明：对于裂缝发育、渗透率分布极具方

19、向性的 低渗透油藏，应选择直井注水水平井采油的组合方式，且水平井的最优方向是垂直裂缝 方向，但由于采油速度较高，地层能量消耗过快，必须采取适当措施保持地层压力。并 得出结论：低渗透油藏开发初期应使用菱形反九点井网，中后期将角井转注形成交错排 状注水方式，始终保持较高的采油速度和阶段采出程度。1.3主要研究内容本文的研究内容主要为：调研国内外多井型井网开发低渗油藏的资料，评价多井型 井网在低渗油藏中的适应性；（2）优化低渗油藏多井型井网密度计算方法；（3）低渗油藏 多井型井网的部署方法研究，包括井网、裂缝、应力的关系、直井与水平井注采井网形 式的合理匹配、合理注采井距、最佳水平段长度、最优水平井

20、垂向位置等；（4）实例应 用及开发效果预测。针对桩西某区块的具体地质特征和开发指标，对本区块设计不同的 技术方案，进行数值模拟研究，并进行效果对比。第2章多井型井网在低渗油藏中的适应性分析我国低渗油藏的常规开发方式是直井利用天然能量、注水开发及利用水平井直井联 合开发等。因为低渗油藏天然能量不足、消耗快等特点，利用直井弹性开采采收率极低； 而压裂直井或直井注水开发是目前多数低渗油藏较为常用的开发方法，但需要增大钻井 投资和油层压裂改造的次数，投资成本较大，而相应的无水采收期短，采收率也不大。 所以，水平井或水平井直井联合开发方式就显现出其明显的优越性。2.1低渗透油藏概述世界上对低渗油藏的定义

21、没有统一固定的标准，一般根据不同国家在不同时期的技 术经济条件和资源状况来确定，变动范围较大。目前，我国陆上20多个油区发现并探 明的低渗油田将近30个，地质储量约40亿吨，占国内已探明原油地质储量的25%。其 中以新疆地区为主，其它依次为大庆、长庆、吉林、大港等。可见，在今后相当长的一 个时期内，低渗透油气资源将成为我国增产的主要基础，研究和开发好低渗透油田对我 国石油工业健康稳定的发展起着非常重要的作用。2.2低渗透油藏特点与常规中、高渗透油藏相比，低渗透油藏的具有以下 特点：(1)低渗透油藏一般油层连续性差低渗透油藏一般砂体分布范围小，油层连续性差， 因此，布置合理的注采井网是低渗透油田

22、开发的关键之处。(2 )低渗透油藏存在“启动 压力梯度”，渗流阻力和压力油耗特别大低渗油藏的渗流有其特殊性：即存在启动压力 梯度。由于低渗透油藏的岩性致密、孔喉小、比表面积大，导致固液界面上的电化学作 用、微毛管作用、表面作用增大，因此具有非达西渗流特征。启动压力梯度的存在更容 易导致注不进、采不出，注水井底附近压力高，生产井底附近压力低的现象。且油井一 旦停产，就很难再次投入启动，同时受伤害后的油层也难以恢复，此现象随着渗透率的 降低越明显。低渗透油藏见水后，采液和采油指数急剧下降低渗油藏油井见水后具 有一个很大特点：采油和采液指数明显下降。一般到含水50%60%时降至最低，无因次 产液指数

23、只有0.4左右，在含水升高和采液指数降低的双重影响下，无因次采油指数下 降更为严重，只有0.15。这种现象在中、高渗油藏中不是很明显，甚至见水后，采液、 采油指数还有上升的趋势。导致这种现象的原因较多，初步分析主要是润湿性、油水粘 度比、粘土矿物的盐敏和水敏效应等因素的影响。低渗油藏一般地下原油粘度较低，油 水粘度比小，岩石表面偏亲水，束缚水饱和度较高，孔喉小，较易被矿物微粒堵塞等。 所以，低渗油藏的油水相渗曲线存在这样的特征：随着含水饱和度的提高，水相相对渗 透率上升缓慢，而油相相对渗透率急剧降低，到残余油饱和度时的水相相对渗透率也较 小，一般在0.20.4范围，两相共渗点很低，渗流阻力较大

24、。从而油井见水后产液量和 产油量会有明显的减小，所以就难于用增大排液量的方法来保持稳产。（4）低渗透油藏 多伴有天然或人工裂缝发育低渗透储层多伴有天然或人工裂缝发育，低渗油藏开发成功 与否的关键就是对裂缝系统的认识和利用。在井网规划、轨迹设计、储层保护、注水开 发等过程中，裂缝系统都具有非常重要的作用，所以，低渗储层认识的重心不是基质渗 透率的空间分布和变化，而是裂缝体系的空间分布和变化；储层保护的首要目标也并非 基质孔喉，而是裂缝网络体系。在井位布置、完井方法、轨迹设计、注水开发等方面。2.3多井型井网在低渗透油藏中的适应性2.3.1常规直井井网开采不足之处由于低渗透油藏的特点，利用直井或加

25、密直井开发低渗透油藏存在几点不足：（1） 直井开发时的流动为径向流，由于低渗透油藏渗透率低、岩性致密、孔喉小，导致注采 压差大，容易使底水锥进，减小无水采收期，稳产难度大，产量递减快，从而导致较差 的开发效果；（2）生产剖面与油藏接触面积小，渗流通道小，单井产量低，而常规直井 开发低渗油藏的井网密度一般较大，从而造成钻井成本高，而储量动用程度低的局面； （3）低渗油藏多具有天然或人工裂缝发育，裂缝性砂岩油藏吸水能力较强，水驱各向异 性明显，因此，沿裂缝方向油水井间容易发生水窜，降低油田的开发效果。2.3.2水平井井网开采优势水平井作为一种新兴的油气田开采技术，已广泛应用于石油和天然气的勘探与开

26、 发，可明显增大油气采收率，具有显著的经济效益。钻水平井的目的就是为了尽可能多 地穿越油层，增大油井单井产量和注入量（注水、注蒸汽或注气等），进而取得较大的采 收率，这是利用水平井开发油气田最直接的目的，也是水平井开采的最大优势。低渗油 藏的岩性致密、孔喉细小，应力敏感性强、储层物性差等特点，使的其开发难度较大。 结合国内外的生产实践，水平井开发低渗油藏存在以下几个优点：（1）容易建立有效驱 动压差由于低渗油藏的传导性差，应用直井开发时，在注水井底附近容易憋起高压，而 生产井底附近压力较低，注采压差主要损失在油水井底3050m的范围内，在油水井间 很难建立起较大的有效驱动压差，而水平井技术可以

27、很好地缓解这个现象。（2）井筒周 围压差低直井开发低渗油藏时，生产压差已接近最大值，当含水率上升时，生产压差提 高的余地很小。水平井开发低渗油藏时，将线性流变为径向流，减小了渗流阻力，能以 较小的生产压差进行生产，从而减轻水锥和气窜，推迟见水时间，达到增大波及系数和 油气产率的目的。处于开发中后期的低渗透老油田，压降普遍较大，而此时利用水平井 开发就显现出其明显的优越性。（3）贯穿垂直裂缝的机率大裂缝普遍比较发育是低渗油 藏的特点，水平井可以穿越垂直裂缝，增大油水井附近的渗透率，并结合对水平井进行 增产处理措施，可以显著提高低渗油藏的采油速度和油气产率。（4 ）注入能力高要取得 相等的注水量，

28、水平井需要的压力较直井低，所以，水平井可提供更高的注入能力。因 为低渗油藏的储层传导性较差，注水开发时容易在注水井底附近憋起高压，造成注水压 力不断增大、注入能力逐渐降低，甚至导致注不进的现象，应用水平井注水技术就是一 个改善低渗油田注水效果的重要措施。（5）有利于油层保护低渗油田应用水平井开发比 直井开发更有利于油层保护。（6）可提高油藏采收率水井技术可以增大了与油层的直接 接触面积，增大泄油面积，提高波及体积和单井产量，减少钻井井数，进而实现稀井高 产，显著增大低渗油藏的开发效果。特别对薄的低渗透油气层，水平井段可延伸到薄的 油层中部，与直井相比具有更大的泄油面积；而对于气顶、底水油藏，水

29、平井可以减缓 或推迟气（水）锥进，从而减小含水率，对油藏进行最有效的波及。2.3.3水平井候选油藏参数分析通过上述分析看出，水平井开发低渗透油藏具有很大的优势，但是，并非低渗油藏 的每一区块都适宜水平井开发，水平井对低渗油藏本身还有一定的要求，水平井区必须 有足够的地质储量。随着水平井钻井、完井技术的发展，“十五”期间，水平井已成功 应用到了 500700m的浅层油藏（主要是稠油油藏）中，且已成功在塔里木哈得油田用水 平井开发了 40005000m的薄油层。所以，目前我国水平井开发的油气藏深度设定为 5005000m。油层压力/原始压力N0.5水平井开发的油藏，要求油层压力不能太小，因 为压力

30、太小时，地层驱替能量太弱，不能很好的给油层供液，水平井的优势就不能得到 充分的发挥。候选油藏参数的后3项为了是保证水平井有一定的产油量和经济效益，而 前2项主要受水平井钻井等工艺技术水平的控制，另外，侧钻水平井还对老井的状况有 些限制：开发多年老油田的报废井和低于经济极限产量的高含水井，经过多年的浸泡， 井身质量已经变得很差，水平井的设计难度加大。从工程角度考虑，侧钻水平井要求老 井的固井和套管质量良好，而且为了减缓水层的干扰影响，侧钻开窗以下或以上部位是 泥岩。通常在初步筛选地质参数及井况条件的基础上，还应初步了解油藏的地质特征和生 产动态，评估区块的剩余可采储量，并对水平井可行性进行初步经

31、济评价，进而确定水 平井应用的最终区块。第3章多井型井网优化设计研究低渗透油藏岩性致密、孔喉小、渗流阻力大等客观原因，导致注采井网系统的合理 设计尤为重要。国内外大量的生产实践及研究表明，井网形式对提高低渗透油藏的采油 速度、改善开发效果有着十分重要的作用，本章主要对注采井网形式及井网参数的选取 进行优化研究。3.1注采井型的优化设计3.1.1注采井型的分类与纯直井注采井网相比，水平井直井联合布井有几种组合方式：直井注水平井采、 水平井注直井采、水平井注水平井采，通过室内试验研究，国外学者得到结论：水平井 注水平井采和直井注水平井采两种注采方式比较可行。（1）水平井采油一水平井注水注采方式在油

32、气田的开发中，水平井注水平井采的注采方式，既能提高注水速度，又能控制 注水过程。鉴于水平井的钻井成本高，难度大，特别是在开发初期，地下储层认识不够全面， 直接钻水平井风险较大，而且水平井开发前，多数油田都已部署了直井井网，所以，为 了获得更方便的操作工艺和更好的经济效益，可以考虑将两种井型协调使用，进而出现 了水平井直井混合的井网形式。（2）水平井注水一直井采油注采方式相对直井注水，水 平井注水具有以下优点：各井之间泄油比较均匀，前缘均匀推进，且流度比条件越 不利，水平井优势就越显著； 水平井注水，可以提高注入及产油能力，减少注水补 充和见效时间； 水平井注水时的压降分散在较长的泄油井段上，而

33、不是集中在某一 点，压降和油水界面变形较小，增大了井和油水界面的距离，从而推迟注入水突破，延 缓含水上升；在井距较大的情况下，要获得等量或更多的采油量或注水量，仅需要 较少的井数就能满足，而且能产生更好的经济效益，这种优势随着井距的变小而降低。 在油层厚度较小的油藏中，水平井以近似线性注水速度注入流体。对于一个地层厚 度3m的油藏，水平井注水速度是直井的810倍。油层厚度增加，其优势减小，当厚度 大于90m，直井的波及效率将高于水平井；（3）直井注水一水平井采油注采方式此方式结 合了水平井和直井的优势，操作较简单，现场应用较多。对于水平井注采的生产方式， 就对水平井的封堵水工艺提出了较高的要求

34、。但是从技术和钻井投资角度考虑，目前水 平井的作业和钻井成本大约是直井的2倍，钻井难度较大，而且在开发初期，打井前， 地下储层认识不够充分，直接钻水平井风险较大，现场初期一般都打部分直井以获得地 下资料，所以，在原有的直井井网基础上补钻新水平井是常规的加密手段，所以，从技 术和经济最佳方面考虑，认为直井注水平井采为最佳的井网方式。3.2水平段延伸方向的优化设计低渗透油藏储层非均质性严重，裂缝的存在更加剧了储层的非均质性。在注水开发 中，一方面容易使注入水沿裂缝突进，使生产井过早见水和水淹；另一方面裂缝可以提 高采油井的生产能力和注水井的吸水能力。所以，在注水开发井网部署前，一定要研究 井网与储

35、层非均质性，特别是与裂缝分布的匹配关系，从而减缓含水上升，提高波及体 积和水驱控制程度，提高最终采收率。而地层天然裂缝和人工裂缝的形成、分布及保存 状态主要受地应力场的影响，因此，研究裂缝首先要研究地应力场的大小及分布状态。 3.2.1地应力对裂缝的影响存在于地壳中的内应力称为地应力。它是由于地壳内部的水平运动和垂直运动的力 及其它因素的力而引起介质内部单位面积上的作用力。地壳中不同地区、不同深度地层 中地应力的大小和方向构成了地应力场。（1）地应力对天然裂缝的影响古构造应力场的 发展演化控制着低渗储层中天然裂缝的分布及发育情况，现代应力场则影响天然裂缝的 保存状况及渗流规律。现代构造应力场和

36、古应力场对低渗储层天然裂缝有着重要的影 响。影响裂缝的渗透率古构造应力场控制着天然裂缝的形成和分布，每一期裂缝的 形成，都由当前古应力场的应力方位和作用方式决定，而下一期裂缝的形成还受上期构 造形变的控制，所以，地下各裂缝的发育状况和分布形态非常复杂，其连通和开启程度 也很不一样，因为导致了天然裂缝渗透率的各项异性。现代应力场控制着天然裂缝在地 下的连通和开启程度。当天然裂缝与现代应力场最大主应力方向垂直时，受挤压的作用， 连通性和开度最差、渗透性最低；平行时，受拉张的作用，连通性和开度最好、渗透率 最高；斜交时，受剪切的作用，开度、连通性和渗透率都处于中间，并且开度、连通性 和渗透率都随着夹

37、角的变大而变小。所以，在低渗油藏井网部署的早期阶段，应在综合 考虑古构造应力场下形成的天然裂缝的密度、方向和现代构造应力场对其渗透性的影响 下，在选择渗透率较好的裂缝时，又要防止注入水沿裂缝发生暴性水淹。 影响裂缝 中流体压力的递减速率油藏在投入开发前，地下各组裂缝中的流体压力基本相同，一旦 投入开发后，流体的压力会随着流体采出而减小，裂缝的开度降低，甚至有可能会闭合 成为无效裂缝。通常在围压不变的条件下，投入开发后，开度减小的程度和流体压力降 低的速率越大是那些原始渗流速度和渗透率越高的裂缝。所以，那些平行于最大主应力 方向的裂缝，因其渗透性和开度都最大，开度变小程度和流体压力降低程度也就最

38、大， 随着开采的进行，所起的作用减小，甚至可能闭合形成无效裂缝。而垂直于最大应力方 向的裂缝，随着开发时间增长，所起的作用相对提高，甚至在一定的开发阶段可能变为 渗流的主要通道。（2）地应力对人工裂缝的影响低渗油藏一般自然产能低，为了增大地 层导流能力，提高原油产量，常采用压裂的方法把地层压开，形成人工裂缝。因此，人 工裂缝形成的方位、分布范围以及与天然裂缝的沟通状况是油田工作者迫切关心的问 题。储层均质时，压裂裂缝的形态、方向受现今地应力场的控制。根据酸化压裂理论， 人工裂缝的延伸方向与区域地层最大水平主应力方向一致。即对于早期有天然裂缝的油 藏而言，压裂缝的延伸方向不但受现代应力场控制，还

39、与天然裂缝有关，但其几何形态 主要受主应力大小的影响。在现代应力场和天然裂缝方向夹角比较小（一般小于45 ） 的情况下，压裂缝沿早期的裂缝张开，通常不产生新缝，仅在远离天然裂缝的区域，才 会平行于最大主应力方向延伸；在现代应力场和天然裂缝方向夹角比较大（一般大于 45 ）的情况下，压裂缝以平行最大主应力方向延伸，其分布方位受天然裂缝的控制。3.2.2水平段延伸方向优化设计研究地应力、水平井段方向及裂缝方向的匹配关系，直接影响到水平井泄油面积的大小， 因此，为了减少死油区达到最大的泄油面积，必须合理匹配水平井段方向与地应力、裂 缝方向的关系。（1）水平段延伸方向应考虑的地质因素在确定水平段方位之

40、前，应研究清楚油藏的 以下地质问题：砂体延伸方向；渗透性的各向异性程度；现有最大水平主应力方 向；裂缝的发育状况及走向；高渗透带发育状况及走向；边水的侵入方向；含 油面积形态以及现有井网的关系。水平井段方位不仅与储层的构造形态、断层位置、含 油砂体的沉积类型和边界有关，还与储层中地应力分布及天然裂缝的发育状况有关。另 外，压裂作为直井投产和油层增产的一种措施，可以在开采期的任何时间实施。而水平 井为了满足压裂要求，在钻井前既要考虑水平井的方向，也要确定水平井的完井方式。 理论分析认为，水平井段方位的选择应从以下几方面考虑：垂直砂体延伸方向，增大水平段泄流面积。垂直最大水平渗透率方向，增加储层向

41、井筒的流动能力；垂直现有最大水平主应力方向，增加地层流体向井筒的渗流能力；垂直裂缝走向，以便贯穿多条裂缝发育带，提高产量；垂直高渗透带延伸方向；垂直边水侵入方向，使边水均匀推进，提高边水驱替效果；充分考虑油藏形态与水平井泄流面积形态之间的匹配关系。水平段延伸方向数值模拟研究如果油藏各向异性程度明显，而且裂缝发育，注水开发时，水平井段方向与裂缝方向的 关系以及油层各向异性程度(裂缝与基质渗透率比值)是决定油藏开发效果的关键。水平 井段延伸方向主要有两种方式：垂直裂缝方向和平行裂缝方向。理论分析两种方式各有 优劣：水平段平行于裂缝时，采油井与注水井距离比较好控制，注水井垂直于裂缝方 向驱油，推进均匀，效果好。但是裂缝钻遇率低，压裂果可能受到影响，油井产量没有 把握；水平段垂直裂方向时，裂缝钻遇率高，水平井可以进行多段压裂，第四章多 井型井网优化设计研究产生多条裂缝，初期产量有把握，但是注采井间的距离不好确定， 注入水可能会沿最近的裂